3　探测射线的方法

探测射线的方法 复习巩固 饱和汽是什么 饱和汽压是什么 饱和汽压与什么因素有关 若突然降低温度 会发生什么现象 2 大气中包含各种悬浮粒子 气溶胶粒子 当温度突然降低 饱和汽变为过饱和汽 3 动态平衡被打破 水汽以悬浮粒子 包括各种带电离子 作为凝结核凝结形成小水滴 小水滴模型 飞机留下的白色拖影 拖影由很小 细分的水滴组成 水滴凝聚成飞机后面的云迹 根据云迹可以追踪飞机的运动状况 4 一 威尔逊云室 阅读教材 回答下列问题威尔逊云室的原理是什么 威尔逊云室如何使用 射线和 射线的径迹各有什么特点 5 威尔逊云室的构造和原理圆筒状容器中充满酒精饱和蒸气 容器底部可以上下移动 将容器底部迅速向下移动 气体发生 6 绝热膨胀 温度降低 酒精的饱和汽压降低 变成过饱和气 射线飞经处 使气体电离 形成大量离子 以离子作为凝结核形成雾滴 显示出射线的径迹 使用云室拍摄径迹照片方法由气体突然膨胀产生所需要的过饱和状态 使射线穿过过饱和的气体用光源照亮凝聚在径迹中的以离子作为凝结核形成的云 进行拍照 7 射线的径迹 8 威尔逊拍摄的 射线径迹图 特点 笔直 清晰 原因 射线电离能力强 产生的离子数目多 射线的径迹特点 1 高速 粒子 细 直 2 低速 粒子 短 粗 弯曲 9 威尔逊拍摄的低速 射线径迹图 思考与讨论 为什么低速 粒子的径迹是弯曲的 在一些位置 红色虚线处 径迹为什么会有大角度的偏斜 10 不同射线在云室中形成的径迹形状不同 根据径迹特点判断射线的种类 若在云室空间增加一个垂直方向的磁场 带电粒子受洛伦兹力 轨迹发生弯曲 根据轨迹弯曲方向和磁场方向 判断粒子的带电种类 11 1932年安德森发现正电子 12 查尔斯 汤姆逊 里斯 威尔逊 威尔逊出生于苏格兰爱丁堡附近的格伦科西 四岁丧父 后移居到曼彻斯特 在同父异母的哥哥威廉的支持下顺利完成大学学业 1888年获得剑桥大学奖学金成为J J 汤姆逊的研究生 1894年 威尔逊在英国第一高峰本内维斯峰的天文台里度过几个星期 阳光照射在云彩上的神奇光学现象大大激起了我的兴趣 使我想着要在实验室中再现它们 13 CharlesThomsonReesWilson1869 1959英国物理学家 1895年 威尔逊设计成一套实验设备 使潮湿空气膨胀引起温度降低 过饱和水蒸气以某些微粒为核凝结成雾珠 威尔逊将仪器中的尘埃除去 用X射线照射云室 云雾立即出现 证明凝聚现象以离子为中心出现 经过多年的研究和改进 威尔逊成功研制出云室 1912年增添了拍摄带电粒子径迹的照相设备 云室成为现代物理学研究中一种必不可少的工具 威尔逊因发明云室和康普顿共享1927年诺贝尔物理学奖 14 J J 汤姆孙对威尔逊的成就评价道 威尔逊自1895年以来所做的研究在构思巧妙 洞察入微 技术高超 决心顽强和不可挫伤的耐心上来说都是无可比拟的 对于我来说 我们应该归功于他创造了一种方法 这种方法对于科学的进展的价值是无法估量的 布莱克特评价威尔逊 作为当代伟大科学家之一 他或许是最为文雅安详 对声望荣誉最为淡漠的人 他对工作的专注是来自他对自然世界的热爱 来自他对自然世界的瑰丽壮美的喜悦 15 威尔逊云室虽然能够显现带电粒子径迹 但有一定的适用范围 随着高能和超高能粒子加速器的建成和发展 粒子具有的能量越来越高 在有限的云室中记录下的运动轨迹只是粒子全部轨迹的很小一部分 记录的现象比较片面 对于高能粒子 需要发展新的记录工具 16 二 气泡室 生活启示导致的发现 17 据说格拉泽在美国密歇根大学任职时 与同事们畅饮冷啤酒 观察玻璃杯中的气泡流动 联想到带电粒子在液体中产生气泡 给了他建造气泡室的灵感 格拉泽1926年出生于美国俄亥俄州的克利夫兰 父亲是个商人 1949年毕业于加利福尼亚理工学院 获得博士学位 论文内容是关于高能宇宙射线的动量谱的实验研究 1952年发明第一台气泡室 因发明气泡室荣获1960年诺贝尔物理学奖 1962年之后 转向生物物理学 后从事分子生物学和细胞生物学研究 18 唐纳德 阿瑟 格拉泽 1926 2013 DonaldArthurGlaser美国物理学家 19 气泡室原理气泡室中的容器盛有液氢 温度略低于液氢的沸点 使液体上部压强迅速减小 液体将有沸腾趋势 将液体保持在这种过热的 没有沸腾的不稳定状态 高能粒子通过液体 在路径上产生一些离子 以离子为核心产生气泡 立即拍下气泡照片 记录下粒子径迹 思考与讨论 云室和气泡室原理类似 云室使用饱和气体 气泡室使用液体 气泡室相对于云室有何优点 液体密度远大于气体密度 约1000倍 高能粒子在液体中的行程远远小于在气体之中 1 观察高能粒子的全过程 气泡室尺寸可以变得很小 气泡室使观察高能粒子的全过程成为可能 所搜集的各种信息量是云室的1000倍左右 在高能粒子实验中 气泡室基本取代云室 20 三 盖革 米勒计数器 阅读教材74 75页 回答下列问题 盖革 米勒计数器的原理是什么 盖革 米勒计数器有何作用 盖革 米勒计数器有何缺点 21 构造 原理 带电粒子使得管中气体电离 产生电子 电子与管中气体分子碰撞 使气体分子电离 产生电子雪崩效应 电子到达阳极 正离子到达阴极 在电路中产生脉冲放电 记录下放电次数 表征粒子数目 22 作用 对粒子计数缺点无法区分射线种类不能区分大量粒子同时进入管中 若两个粒子时间间隔小于200 s 也不能区分 23 小结 云室原理气泡室原理盖革 米勒计数器 24 思考与